Файл: Вульф Б.К. Авиационные неметаллические материалы (пластмассы и резина).pdf

РЕЗИНА

I. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Резина представляет собой смесь веществ, в которой основ­ ным компонентом является продукт вулканизации кауйука. Она обладает рядом особых свойств, выделяющих ее из других материалов и определяющих возможности ее практического использования в авиастроении. К таким свойствам относятся: вы­ сокие эластичность и упругость, непроницаемость для газов и жидкостей, хорошие электроизоляционные качества. Некоторые специальные марки резины обладают высокой сопротивляе­ мостью истиранию, хорошими демпфирующими свойствами, стойкостью к действию авиационного жидкого топлива и масел, способностью выдерживать многократные переменные нагру­ жения.

Вследствие этого резину используют отдельно или в соче­ тании с другими материалами для изготовления пневматикой, гибких шлангов и трубопроводов, амортизаторов, мембран, про­ кладок и уплотнителей, мягких баков для горючего, прорезинен­ ных тканей и ряда других изделий, а также в качестве электро­ изоляционного материала.

В связи с развитием авиационной техники требования к ре­ зиновым материалам в последнее время значительно возросли. Для летательных аппаратов со сверхзвуковыми скоростями ока­ залась необходимой резина, сохраняющая эластичность в преде­ лах от — 60 до + 500°, обладающая высокой стойкостью к'нефтепродуктам и сильным окислителям.

Этим можно объяснить появление ряда новых видов синте­ тического каучука и марок резины с п е ц и а л ь н о г о н а з н а ­ че ния .

II. ПОЛУЧЕНИЕ И СВОЙСТВА КАУЧУКА

Различают натуральный (НК) и синтетический (СК) кау­ чук. Каучук представляет собою мягкий эластичный продукт удельного веса 0,92—0,94 * г/сж3; натуральный каучук легко ра­ створяется в бензине и некоторых других'органических раствори­

* Для большинства сортов каучука.

56

ческого натрия; получаемый при этом каучук называется н а т- р и й - б у т а д и е н о в ы м (СКВ).

В процессе полимеризации происходит разрыв некоторых двойных связей молекул бутадиена и взаимное насыщение осво­ бождающихся валентностей; в результате возникают крупные молекулы каучука, строение которого может быть приближенно, выражено формулой (С/,Н6)Л, где п — очень большое число, по­ рядка тысяч:

пСН2 =1 СН — СН =• СН2^ [----- СН2 — СН = СН — СН2------- ]„

бутадиен натрий-бутадиеновый каучук.

Отличительной особенностью н а т р и й - б у т ад не но в о г о каучука является высокая сопротивляемость истиранию.

Следует подчеркнуть, что для производства каучука эконо­ мически более выгодно применение спирта, получаемого из н е- п и ще в о г о с ыр ь я , например, из отходов нефтеперерабаты­ вающих заводов.

В 1950 г. в СССР для производства каучука было израсходо­ вано 35% такого спирта, а в 1955 г. этот процент увеличился до 52%. В настоящее время поставлена задача полностью освобо­ дить промышленность синтетического каучука от пищевого

В этом случае некоторые погоны нефти нагревают до 700—80СР при пониженном давлении в присутствии катализатора и также получают бутадиен; полимеризация последнего ведет к образо­ ванию каучука.

Способ А. Е. Фаворского, усовершенствованный позже И. Н. Н а з а р о в ы м , основан на получении каучука из ацети­ лена и ацетона. В этом случае первичным мономером служит метил-бутадиен или изопрен CsH8:

СН2 => С — СН = с н 2

I

сн 3

изопрен

В результате полимеризации изопрена получают каучук (С5Н8) Л. Таким образом, состав каучука, в зависимости,от спо­ соба его получения, несколько меняется.

В соответствии с контрольными цифрами развития народного хозяйства СССР на 1959—65 гг. предусматривается создание мощной и всесторонне развитой промышленности синтетических

58

в производстве синтетического каучука этих газов вместо спирта даст возможность в текущем семилетии сэкономить на капиталь­

ных затратах около 130 миллионов рублей (в новых деньгах).

Наряду с натрий-бутадиеновым каучуком производятся дру­ гие его виды ,получаемые путем с о в м е с т н о й п о л и м е р и ­

з а ц и и каучука с некоторыми органическими веществами; такие продукты получили название с о п о л и м е р о в .

Кроме того, полимеризации могут быть подвергнуты некото­

повышенными механическими свойствами, стойкостью против старения и действия нефтемаслопродуктов, а также высокой теп­

ной механической прочностью и особенно высокой бензо-керо- сино-масловодостойкостью.

Если в бутадиене заменить один атом водорода хлором, то

воздуха), а также теплостойкостью, вследствие чего широко ис­ пользуется при производстве уплотнительной и прокладочной

свойств бутил-каучука является его практически полная газоне­ проницаемость, в десятки раз большая, по сравнению с натураль­ ным каучуком. Он характеризуется также значительной проч­

ностью и эластичностью, сохраняя их в интервале температур от '— 70 до -f- 150°; вместе с тем, бутил-каучук обладает высокой

сопротивляемостью действию кислорода, кислот и других реа­ гентов.

Благодаря этим свойствам он применяется для изготовления некоторых ответственных изделий, например, камер и шин.

59

В последнее время разработаны также высокомолекулярные эластичные материалы, относящиеся к группе каучуков, в основе строения которых лежат цепочки атомов с участием серы или

кре мния . Соответственно получается т и о к о л ь н ы й или п о л и с и л о к с а н о в ы й , (силиконовый, кремнийорганический)

каучуки. Этим путем удается в еще более широком диапазоне изменять физико-химические свойства каучука-

Т о и к о л ь н ы й к а у ч у к , на основе тиокола (C2H4S4) „ отличается газонепроницаемостью, бензомаслостойкостью, хо­

рошими герметизирующими свойствами и высокой адгезией к металлам.

Отличительными особенностями с и л и к о н о в о г о к а у ч у - к а (СКТ) являются повышенная теплостойкость, хорошие ди­ электрические качества, стойкость к действию озона и ультрафио­

летовых лучей солнечного света. Он не стареет и не набухает в ор­

ганических растворителях. Свою эластичность силиконовый кау­ чук сохраняет от — 80 до + 270°. Его целесообразно применять

для изготовления уплотнителей, мембран, гибких соединений,

выдерживающих температуры высоких слоев атмосферы и дей­ ствие озона.

В последнее время разработан силиконовый каучук, содер­ жащий фт ор (СКФ). Этот новый материал сочетает лучшие

свойства термостойких фтороуглеродистых пластмасс и кремнийорганических каучуков. Он обладает высокой стойкостью к дей­

ствию масел, авиатоплива и жидкостей гидросистем и особенно рекомендуется для различных уплотнителей и шлангов,

по сопротивлению истиранию превосходящий все известные эла­ стичные материалы.

Из вышеприведенных данных следует, что различные типы синтетического каучука, уступая в отдельных случаях натураль­

ному по показателям прочности и эластичности, значительно превосходят его по сопротивляемости действию нефтепродуктов,

масел и окислителей, по теплостойкости, морозостойкости, газо­ непроницаемости и другим эксплуатационным свойствам.

С. В. Л е б е д е в писал, что «всякая новая форма синтети­

ческого каучука приносит с собой новый комплекс свойств, кото­ рых нет ни у природных, ни у других синтетических каучуков».

Некоторые сравнительные свойства натурального и синте­

тических каучуков (вулканизатов), применяемых при производ­ стве авиационной резины, приведены в табл. 8 .

60